Precisiones quimica
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  • 1. PRECISIONES PARA LA ENSEÑANZA‐APRENDIZAJE DE LA QUÍMICA La Química es una ciencia que ofrece la oportunidad ideal para conocer todo aquello que rodea al ser humano, partiendo desde el estudio de los mínimos componentes de la materia, hasta el estudio de las características de los cuerpos y de sus formas de reaccionar para formar nuevos componentes. Este conocimiento, sin  lugar a dudas, será  beneficioso  para  la  comunidad  y  aportará  soluciones  a  los  problemas  del entorno. Para iniciar adecuadamente el proceso de enseñanza‐aprendizaje de la Química, se le sugiere  al  educador  desarrollar  actividades  que  motiven  a  los  estudiantes  a  dar  a conocer  sus  saberes  previos  de  los  temas  a  tratar,  para,  de  esta  forma,  permitirles que  se  sientan  protagonistas  y  se  comprometan  a  desarrollar  procesos  de investigación,  confrontación  de  ideas,  rectificación  o  ratificación  de  hipótesis  y emisión de conclusiones propias. En  este  curso  se  hará  un  estudio  integral  de  la  Química,  y  se  la  tratará  como  una asignatura  viva,  relacionada  con  varias  disciplinas  científicas  que  buscan  el mejoramiento  de  la  calidad  de  vida.  Se  comenzará,  entonces,  por  proveer  a  los estudiantes  de  las  herramientas  matemáticas  que  permitirán  trabajar  mejor  con todas  aquellas  situaciones  que  requieran  del  dominio  de  procesos  lógico‐matemáticos  para  su  tratamiento,  y  se  introducirán  los  procesos  de  medición  y  los sistemas de unidades más importantes que existen en la actualidad. Se  analizará  la  estructura  de  la  materia,  sus  estados  físicos,  sus  cambios;  se estudiarán las particularidades de las sustancias y mezclas y se definirá lo que es un elemento  químico  y  los  intentos  que  han  existido  a  lo  largo  de  la  historia  para clasificarlos hasta llegar a un estudio detallado de la clasificación periódica moderna. Se recorrerán los hechos en el tiempo y se revisarán las diferentes ideas que han sido propuestas  sobre  la  estructura  de  la  materia  hasta  llegar  a  la  teoría  atómica moderna. Posteriormente, se observarán las formas en que los átomos se enlazan y los compuestos que forman. Asimismo, se los nominará de acuerdo con los sistemas que tienden cada vez más a la estandarización. Se  analizará,  cualitativa  y  cuantitativamente,  la  forma  en  que  los  compuestos reaccionan entre sí, transformándose en nuevas sustancias, liberando o absorbiendo energía. Los  estudiantes  se  introducirán  en  el  mundo  de  la  estequiometría  con  fines absolutamente constructivistas, en pro del mejor aprovechamiento de las sustancias y con el afán de reducir la eliminación de desechos. Finalmente,  se  estudiarán  los  procesos  de  desintegración  radiactiva,  sus  usos  y aplicaciones  en  beneficio  de  la  humanidad;  se  valorará  su  papel  y  se  rechazará  1  
  • 2. cualquier intento de uso bélico o destructivo. Como se puede evidenciar, el enfoque tiende a hacer de la ciencia un proceso de generación de cambios y no un continuo repetir de conceptos cuya significación se va diluyendo con el tiempo. Los  profesionales  de  la  educación  reciben,  a  través  del  presente  documento,  las precisiones  para  que  su  proceso  de  enseñanza‐aprendizaje  sea  el  más  adecuado  y alcance  el  desarrollo  eficaz  de  las  destrezas  con  criterio  de  desempeño  propuestas para la Química de primer año de Bachillerato.  6.1  Relaciones de la química con otras materias La  Química,  al  igual  que  otras  ciencias,  ha  requerido  de  otras  disciplinas  científicas para  su  desarrollo.  Una  de  las  ciencias  que  ha  colaborado  con  su  crecimiento  es  la Matemática,  razón  por  la  que  se  deberá  iniciar  el  trabajo  de  este  año  con  el conocimiento de algunas herramientas necesarias para el trabajo científico dentro de la asignatura. El  profesor  introducirá  el  bloque  planteando  algunas  preguntas  generadoras  de saberes  previos:  ¿Por  qué  son  importantes  las  mediciones  en  Química?  ¿Cómo podemos  expresar  nuestras  mediciones  en  Química  sabiendo  que  muchas  de  ellas responden a cantidades muy grandes o muy pequeñas? ¿Qué diferencia existe entre masa  y  peso?  ¿Por  qué  debemos  conocer  los  factores  de  conversión  entre  las unidades  del  SI  y  las  de  otros  sistemas  aún  utilizados?  A  partir  de  las  respuestas obtenidas, el profesor podrá formalizar las definiciones iniciales del bloque. Se  sugiere  que  el  profesor  inicie  el  bloque  haciendo  un  relato  sobre  la  forma  en  la que  han  evolucionado  los  procesos  de  medición  y  los  sistemas  de  unidades  de medida.  De  este  modo,  el  profesor  hará  una  reminiscencia  sobre  las  antiguas unidades de medida (como el codo, la palma, entre otras), y les formulará preguntas a  los  estudiantes  (¿por  qué  no  se  mantuvieron  vigentes  las  antiguas  unidades  de medida?).  También  comentará  sobre  los  sistemas  que  fueron  apareciendo posteriormente  (como,  por  ejemplo,  el  sistema  inglés)  y  sobre  la  diversidad  de unidades que llegaron a existir para medir una misma magnitud (hecho que causaba confusiones y lentitud en los procesos). Una  vez  realizado  esto,  los  estudiantes  ya  podrán  explicar  la  razón  por  la  que  se estableció  el  Sistema  Internacional  de  Unidades  de  medida  como  sistema  unificado de uso obligatorio mundial. Los  estudiantes  conocerán  las  magnitudes  fundamentales  y  algunas  derivadas relacionadas con la Química junto con sus unidades de medida. Las  unidades  propuestas  por  el  SI  llevan  a  que el  profesor relacione  los  factores  de conversión a fin de que los estudiantes puedan transformar las unidades de cualquier sistema  al  SI  Este  proceso  es  particularmente  importante  ya  que  muchos  de  los  2  
  • 3. países que aún no se ajustan al uso del SI son países industrializados o generadores de conocimiento, por lo tanto, nosotros como países que acudimos a ellos en busca de su tecnología o de su conocimiento creado, debemos interpretar sus sistemas de unidades particulares. El  profesor  pedirá  a  los  estudiantes  que  ingresen  a http://www.google.com/images?um=1&hl=en&biw=1259&bih=627&tbs=isch%3A1&sa=1&q=tama%C3%B1o+de+los+%C3%A1tomos+valores&btnG=Search&aq=f&aqi=&aql=&oq=&gs_rfai=  y  que  busquen  los  valores  y  unidades  en  los  que  se  expresa  el tamaño  de  los  átomos.  Después  pedirá  que  reflexionen  sobre  la  necesidad  de expresar  las  mediciones  en  las  unidades  más  adecuadas  y  sobre  la  importancia  del uso  de  la  notación  científica  cuando  se  deben  transformar  esos  valores  a  otras unidades.  Esta  transformación  traerá  como  consecuencia  valores  numéricos  muy grandes  o  muy  pequeños.  En  estos  casos,  el  profesor  y  los  estudiantes  plantearán, interpretarán y resolverán ejercicios de redondeo de valores, y de transformación de unidades  a  sus  múltiplos  o  submúltiplos  con  el  correspondiente  uso  de  la  notación científica cuando sea necesario. El  profesor  pedirá  a  los  estudiantes  que  busquen  información  sobre  las  cifras significativas  y  sus  leyes  y  desarrollará  ejercicios  de  operaciones  en  los  que  deban aplicar dichas leyes. Cuando se haya concluido con estos procesos, el profesor deberá poner énfasis en las magnitudes  masa  y  peso,  por  ser  de  particular  importancia  dentro  de  la  Química. Asimismo,  establecerá  sus  diferencias  y  planteará  ejercicios  de  aplicación  para  que los estudiantes los interpreten y resuelvan. El  profesor  debe  tener  claro  que  los  estudiantes,  a  lo  largo  de  sus  estudios  de Química, deberán conocer procesos matemáticos de transformación de unidades de longitud,  masa,  volumen,  temperatura  y  densidad;  por  lo  tanto,  no  debe  dejar  de lado la práctica de ejercicios cuantitativos en los que el estudiante deberá aplicar los procesos lógico‐matemáticos correspondientes para su resolución. Dentro de la parte experimental, los estudiantes podrán diseñar prácticas con el uso de  balanzas,  calculadora,  papel  y  lápiz,  a  fin  de  establecer  la  masa  inercial  y gravitacional  de  varios  cuerpos.  Igualmente,  podrán  usar  dinamómetros  y  balanzas para establecer la fuerza‐peso que ejerce una masa de 100 g, por ejemplo. Se  recomienda  que  en  el  laboratorio,  con  la  ayuda  de  microscopios  de  disección  y papel  milimetrado,  establezcan  el  tamaño  de  granos  de  polen,  hormigas,  y  otros elementos,  y  registren  estos  datos  para  su  posterior  análisis.  De  esta  forma, universalizan su conocimiento y lo aplican en otras disciplinas.   3  
  • 4. En  todos  estos  trabajos,  los  estudiantes  desarrollarán  su  capacidad  para  observar, recopilar, procesar y analizar datos cuantitativos, lo cual les permitirá lograr grados más elevados de comprensión. Para  la  evaluación,  el  profesor  deberá  proveerse  de  evidencia  acerca  de  la comprensión  de  los  contenidos  con  preguntas  como:  ¿Cuál  es  la  utilidad  de  la medición en Química? ¿Cuál es el objetivo por el cual se creó el Sistema Internacional de  Unidades?  ¿Por  qué  es  importante  que  conozcamos  los  factores  de  conversión? ¿Cuándo debemos acudir a la notación científica para representar el resultado de las mediciones?  ¿Cuándo  es  necesario  aplicar  el  redondeo  de  valores?  ¿Cuáles  son  las diferencias  entre  masa  y  peso?  ¿Cuál  es  la  diferencia  entre  masa  inercial  y  masa gravitacional?  ¿Por  qué  en  Química  se  habla  mucho  de  pesos  atómicos  cuando  en realidad deberíamos decir masas atómicas? ¿Cuál es la diferencia entre una balanza y un  dinamómetro?  Asimismo,  podrá  pedirle  al  estudiante  que  lleve  a  cabo  las siguientes  actividades:  realice  ejercicios  reales  sobre  transformaciones  de  unidades de  masa,  peso,  longitud,  volumen,  densidad  y  temperatura,  necesarios  para  los futuros  estudios  dentro  de  esta  rama  científica;  plantee,  interprete  y  resuelva eficientemente  ejercicios  sobre  cifras  significativas  y  sus  leyes;  recolecte,  ordene  e interprete los datos de sus trabajos experimentales. Luego  de  obtener  las  respuestas  y  resultados,  el  profesor  podrá  realizar  la retroalimentación correspondiente en los temas que sean necesarios   6.2 Los cuerpos y la materia Desde  hace  muchos  años,  los  científicos  se  han  preocupado  por  establecer  la estructura y características de la materia y por clasificarla de una u otra manera. En este bloque, los estudiantes conocerán todo el proceso y los resultados obtenidos. Para  iniciar  el  tratamiento  de  estas  temáticas,  el  profesor  deberá  plantearle  a  su grupo  de  estudiantes  preguntas  generadoras  de  saberes  previos:  ¿Qué  es  materia? ¿Cuáles son sus estados físicos? ¿Qué es una sustancia? ¿Qué es una mezcla? ¿Qué es un elemento? ¿Cómo se los ha intentado clasificar? Los estudiantes van a realizar interesantes aportes, pues muchos de estos conceptos ya  fueron  definidos  en  la  Educación  General  Básica.  En  Bachillerato,  el  profesor formalizará de manera integral y científica estos conceptos. Primeramente,  el  profesor  pedirá  a  los  estudiantes  que  realicen  una  tarea  de investigación bibliográfica en la que describan las características de la materia, y en la que  diseñen  un  diagrama  con  sus  estados  físicos  y  con  los  nombres  que  toman  los diferentes cambios de estado. A continuación, el profesor diseñará una práctica para que los estudiantes observen los  diferentes  cambios  de  estado  que  se  producen  en  el  agua  cuando  una  mezcla  4  
  • 5. refrigerante es sometida a la acción del calor. Es necesario que el profesor recalque que en el momento en que la sustancia está cambiando de estado, su temperatura permanece constante pese a que el aporte de calor no se suspende. En este punto, el profesor  preguntará  a  los  estudiantes  por  qué  sucede  esto,  lo  cual  generará  varias respuestas  hasta  llegar  a  aquella  que  afirma  lo  siguiente:  el  calor  no  incrementa  la temperatura  porque  está  aportando  la  energía  que  requieren  las  partículas  para pasar  a  su  nuevo  estado  físico;  una  vez  que  concluya  este  cambio  de  estado,  la temperatura se incrementará nuevamente. Los estudiantes, durante este proceso, irán registrando los valores de temperatura en intervalos  iguales  de  tiempo  y,  posteriormente,  harán  una  gráfica  de  lo  ocurrido, ubicando  correctamente  las  variables  independiente  y  dependiente  y  realizarán  las interpretaciones  del  caso.  De  igual  manera,  el  profesor  enseñará  a  los  estudiantes muestras  de  sustancias  puras,  y  poco  a  poco  irá  definiendo  con  ellos  sus características  (proceso  socrático).  Luego  elaborará  mezclas  y  los  estudiantes  las diferenciarán entre homogéneas y heterogéneas. Estos  procesos  desarrollarán  en  los  estudiantes  su  capacidad  para  observar científicamente  procesos  integrales  físico‐químicos,  con  la  correspondiente interpretación,  representación  y  análisis  de  resultados  para  la  emisión  de conclusiones válidas. El  profesor  proyectará  un  video  sobre  los  elementos  químicos  y  todo  el  trajinar histórico desde su definición hasta la necesidad de su clasificación; es necesario que hágase  ponga  énfasis  en  la  necesidad  de  clasificar  los  elementos  debido, principalmente, a que hace muchos años eran muy pocos los elementos reconocidos y, por lo tanto, no era necesario clasificarlos o agruparlos. Con el pasar de los años, no  obstante,  se  fueron  identificando  nuevos  elementos  y  eso  hacía  imprescindible que se los clasificara o agrupara de acuerdo con determinados parámetros, como su estructura básica y su electronegatividad. Este  es  el  momento  ideal  para  introducir  a  los  estudiantes  en  la  clasificación periódica de los elementos (clasificación que rige actualmente) y en los parámetros que  se  utilizaron  para  ordenar  en  ella  los  elementos  químicos.  Resulta  asombroso para  los  estudiantes  llegar  a  saber  que  D.  Mendelejeff  pudo,  inclusive,  predecir  las propiedades  que  tendrían  los  elementos  que,  en  el  momento  en  que  él  diseñó  su clasificación periódica, no se habían descubierto aún. Los  estudiantes,  luego  de  haber  recibido  toda  esta  información,  estarán  en condiciones de enunciar la ley periódica y de establecer su importancia en el mundo de  la  Química  actual  de  los  elementos.  Como  los  estudiantes  realizan  un  proceso crítico,  seguramente  encontrarán  errores  en  la  clasificación  periódica  actual.  Es necesario, entonces, que se expliquen las razones de tales errores.  5  
  • 6. El profesor concluirá el bloque haciendo una descripción de la estructura de la tabla periódica moderna y de las variaciones de las propiedades de los elementos a lo largo de los grupos y períodos. La  experimentación  correspondiente  a  este  bloque  ha  quedado  ya  establecida,  los estudiantes  desarrollarán  procesos  experimentales  de  cambios  de  estado  con  la ayuda  de  vasos  de  precipitados  o  recipientes  adecuados,  termómetros,  mecheros, soportes, papel y lápiz. De igual forma, utilizarán frascos pequeños con muestras de sustancias y espátulas para analizar propiedades como la textura, color, olor, etc., y representarán de manera gráfica estructuras de moleculares según Lewis. Los  estudiantes  podrán  desarrollar  una  práctica  de  laboratorio  para  establecer  las semejanzas entre las propiedades físicas y químicas de familias de elementos (como los  no  metales  halógenos  o  los  metales  alcalinos),  utilizando  muestras  de  estos elementos  para  observarlos  y  para  someterlos  a  procesos  químicos  ante  los  cuales reaccionarán de formas semejantes. Se sugiere que los estudiantes diseñen carteles con la señalética de seguridad para el trabajo  de  laboratorio,  en  la  que  se  muestren  los  símbolos  de  seguridad  de  los elementos y compuestos y su significado. Los mejores trabajos pueden ser expuestos en áreas visibles del laboratorio para prevenir a los compañeros de posibles riesgos.  Para el proceso de evaluación, el profesor deberá recopilar evidencia de comprensión a  través  de  preguntas  como:  ¿Cuáles  son  las  características  más  importantes  de  la materia?  ¿Cuáles  son  los  estados  físicos  de  la  materia?  ¿Qué  nombre  tienen  los cambios  de  estado  físico?  ¿Qué  es  una  sustancia  pura?  ¿Qué  es  una  mezcla?  ¿Qué diferencias  hay  entre  sustancia  pura  y  mezcla?  ¿Qué  diferencias  hay  entre  una mezcla  homogénea  y  una  heterogénea?  ¿Qué  medidas  de  precaución  debemos tomar en cuenta para trabajar en el laboratorio? ¿Por qué se hizo necesario clasificar los elementos? ¿Qué son las octavas? ¿Qué son las triadas? ¿Qué sostiene y por qué es importante la ley periódica? ¿Qué es una región? ¿Dónde se ubican los metales, no metales, semimetales, elementos de transición interna y de transición externa en la tabla periódica?  Asimismo,  podrá  pedirle  al  estudiante  que  lleve  a  cabo  las  siguientes  actividades: realice  un  ensayo‐resumen  sobre  todo  el  trajinar  histórico  de  los  intentos  de clasificación de los elementos, partiendo de su definición; explique matemáticamente una triada; represente la estructura molecular de Lewis con un ejemplo; identifique grupos en la tabla periódica; identifique períodos en la tabla periódica. Luego de conocer los resultados obtenidos en el proceso de evaluación, el maestro podrá  realizar  la  retroalimentación  correspondiente  en  los  temas  que  sean necesarios y en aquellos que aún no estén del todo claros para ellos.   6  
  • 7. 3. Ampliación de nuestros conocimientos sobre la estructura de la materia Ahora  que  los  estudiantes  han  formalizado  de  manera  integral  sus  conocimientos sobre la estructura de la materia y sus características, es tiempo de iniciar el estudio de todos aquellos aspectos más minuciosos que, sin duda, hubieran generado temor y resistencia si su enseñanza se realizaba anticipadamente. Se  recomienda  que  el  profesor  inicie  el  tratamiento  del  tema  con  preguntas generadoras de saberes previos, que los estudiantes ya traen de la Educación General Básica:  ¿Qué  es  un  átomo?  ¿Cuáles  son  las  partículas  subatómicas?  ¿Qué  ideas  se tenían  antiguamente  sobre  la  estructura  de  la  materia?  ¿Por  qué  es  importante conocer la estructura de los átomos? Con las respuestas que los estudiantes brinden al maestro, este podrá hacer un breve recorrido crítico por la historia, partiendo de las primeras teorías sobre la estructura de la materia y llegando a la teoría atómica de Dalton y sus postulados. Esta descripción les permitirá a los estudiantes confirmar lo mencionado al inicio: la estructura de la materia siempre fue un enigma profundo para la humanidad y las personas de ciencia. Una  vez  que  el  estudiante  ha  sido  situado  en  el  presente,  recomendamos  que  el profesor diseñe una serie de prácticas sobre electrización de los cuerpos, como, por ejemplo: atracción de fragmentos de papel por parte de un estuche de esferográfico que ha sido previamente frotado en un saco de lana. Los estudiantes, luego de esta observación, podrán interpretar los resultados y definir la naturaleza eléctrica de la materia. Al mismo tiempo, y con la ayuda del profesor, podrán darse cuenta de que esas  atracciones  que  se  producen  se  deben  a  que  un  cuerpo  está  cargado  de electrones (debido al frotamiento) y que, dada su necesidad de transferirlos, atrae a otro cuerpo. Aquí  se  presenta  el  momento  propicio  para  hacer  referencia  a  la  composición atómico‐molecular y propiedades de las sustancias y se puede hablar del proceso de descubrimiento  y  definición  de  los  iones  (átomos  cargados  eléctricamente  por ganancia  o  pérdida  de  electrones),  proceso  sumamente  coherente  para  el aprendizaje de los estudiantes. Ahora le recomendamos al maestro que proyecte un video sobre la estructura de los átomos  y  de  los  isótopos  a  fin  de  que  los  estudiantes  establezcan  las  relaciones existentes  entre  sus  partículas  constitutivas.  Durante  esta  proyección,  los  alumnos deberán  recibir  información  sobre  la  masa  de  protones,  neutrones  y  electrones, llegando a la conclusión de que los electrones son tan insignificantes en masa que no tienen influencia alguna en la masa de los átomos. Deben tener claro también que se requieren  prácticamente  1  900  electrones  para  igualar  la  masa  de  un  protón  o  un neutrón. En el resumen que el profesor pida a los estudiantes, debe registrarse que la masa de los  átomos  (A)  viene  determinada  por  su  cantidad  de  protones  y  neutrones,  que  el  7  
  • 8. número de protones es su número atómico (Z) y que los isótopos son átomos de un mismo elemento con un mismo número atómico pero con diferente masa atómica. Los estudiantes adquirirán destreza en la representación de los elementos con su A y su Z. Es  tiempo  de  que  el  profesor  inicie  con  la  teoría  atómica  moderna,  desde  los antecedentes  que  expliquen  la  forma  en  la  que  se  descubrieron  las  partículas subatómicas, pasando por la descripción e interpretación de los diferentes modelos atómicos,  llegando  al  modelo  atómico  actual.  El  profesor  hará  un  análisis  reflexivo para  que  los  estudiantes  tengan  claro  que  en  cualquier  momento  pueden  aparecer nuevos argumentos científicos que bien podrían ponerse en vigencia, descartando los modelos actuales, pues los modelos no son verdades absolutas. Con  la  ayuda  de  la  tabla  periódica  moderna,  el  profesor  desarrollará  las configuraciones  electrónicas  de  los  elementos  en  niveles,  subniveles  y  orbitales, asegurándose  previamente  de  que  los  estudiantes  tienen  ya  el  fundamento  teórico sobre ellos. Luego deberán mostrar destreza en este trabajo utilizando elementos de los tres o cuatro primeros períodos de la tabla periódica. El  profesor  motivará  a  los  estudiantes  para  visitar  el  website http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=55&l=s  con  la finalidad de que recopilen la información sobre el enlace iónico y los tipos de enlaces covalentes, y que observen simulaciones al respecto. Además, los estudiantes podrán darse  cuenta  de  que  los  enlaces  surgen  como  una  necesidad  de  los  átomos  por saturar con ocho electrones su nivel más externo (regla del octeto) y por adquirir la configuración del gas noble más cercano a él. Esta  actividad  se  complementará  el  momento  en  que  el  profesor  realice  la descripción del enlace metálico y desarrolle ejercicios de formación de enlaces. Los estudiantes podrán inferir que el tipo de enlace de una sustancia proporciona las propiedades  específicas.  De  este  modo,  determinará  las  propiedades  de  los compuestos iónicos, covalentes y metálicos. Paralelamente,  el  profesor  ayudará  a  los  estudiantes  a  definir  propiedades  como energía  de  ionización,  afinidad  electrónica  y  electronegatividad  de  los  elementos químicos, y a observar sus variaciones en la tabla periódica. Con estas definiciones los estudiantes comprenderán mejor la influencia de estas propiedades en la formación de enlaces. El  docente  solicitará  a  los  estudiantes  elaborar  una  investigación  sobre  la  teoría  de repulsión de los pares de electrones no enlazantes y de su influencia en la forma de las  moléculas.  Para  este  tema,  una  visita  a  fin de  familiarizarse  con  los  simuladores sería una actividad altamente recomendable. El profesor reforzará los aspectos que ofrezcan mayor dificultad de comprensión en este tema, y procederá a representar,  8  
  • 9. junto  con  los  estudiantes,  diferentes  tipos  de  enlaces  y  moléculas,  atendiendo  a  su geometría molecular. Los estudiantes deberán adquirir destreza en la representación de  moléculas  de  compuestos  inorgánicos  binarios  y  ternarios  importantes  (por ejemplo, del agua, amoníaco y metano como moléculas representativas). Una  vez  terminado  el  tema  de  enlaces  químicos,  el  profesor  debe  dejar completamente claro que está iniciando otra sección, el de las fuerzas de atracción intermolecular. Esto permitirá que los estudiantes no confundan “enlace” con “fuerza de atracción intermolecular”. El profesor describirá las fuerzas de atracción, la forma en la que se producen y proporcionará ejemplos de compuestos. Por  medio  de  un  trabajo  de  investigación  bibliográfica,  los  estudiantes  podrán conocer  las  propiedades  que  comunican  a  los  compuestos  entre  sí  y  las  diferentes fuerzas de atracción intermolecular. En  la  fase  de  experimentación,  los  estudiantes  desarrollarán  una  práctica  sobre electrización  de  los  cuerpos.  Además,  podrían  diseñar  una  práctica  para  establecer las  propiedades  de  los  compuestos  según  el  enlace  que  poseen.  Asimismo,  podrían tener muestras de compuestos desconocidos (que solamente el profesor sepa cuáles son)  y  someterlos  a  pruebas  de  solubilidad,  puntos  de  fusión  y  vaporización, conductividad eléctrica, etc. De esta forma, los estudiantes podrán recopilar datos y analizarlos  para  finalmente  clasificar  las  sustancias  utilizadas  como  iónicas, covalentes o metálicas. Para la evaluación, el profesor podría recopilar evidencia de comprensión a través de preguntas  como:  ¿Podría  realizar  un  ensayo  sobre  el  trajinar  histórico  desde  las primeras teorías sobre la estructura de la materia hasta la teoría atómica de Dalton? ¿Por qué decimos que la materia tiene naturaleza eléctrica? ¿Qué es un ión, cómo se forma?  ¿Qué  diferencia  existe  entre  átomo  e  ión?  ¿Cómo  se  representa  la  masa atómica  de  un  elemento  y  cómo  se  la  obtiene?  ¿Cómo  se  representa  el  número atómico  de  un  elemento  y  a  qué  partículas  representa?  ¿Qué  son  los  isótopos? ¿Cómo se descubrieron las partículas subatómicas y cuál es la importancia de estos descubrimientos? ¿Qué diferencias existen entre enlace y fuerza de atracción? ¿Qué relación  existe  entre  las  propiedades  de  los  compuestos  y  sus  fuerzas  de  atracción intermolecular? Asimismo,  podrá  pedirle  al  estudiante  que  lleve  a  cabo  las  siguientes  actividades: represente  a  los  átomos  con  los  símbolos  A  y  Z,  respectivamente;  describa  los modelos  atómicos  que  se  le  solicitan  (aquí,  el  profesor  citará  los  modelos  que considere  pertinentes);  defina  los  diferentes  tipos  de  enlace  y  explique,  a  partir  de esta  definición,  las  propiedades  de  los  compuestos  iónicos,  covalentes  y  metálicos; determine  el  tipo  de  enlace  que  forman  dos  elementos  si  tomamos  en  cuenta  su diferencia de electronegatividad; determine la forma de una molécula si se conocen los  pares  de  electrones  no  enlazantes;  determine  cuáles  serán  las  configuraciones  9  
  • 10. electrónicas  de  los  elementos  que  se  le  solicitan  (para  esta  actividad,  el  profesor mencionará los elementos que considere pertinentes). Finalmente,  el  docente  podrá  desarrollar  la  retroalimentación  que  considere necesaria.   6.4 Principios que rigen la nominación de los compuestos químicos Antiguamente, la representación y nominación de los compuestos químicos era una tarea  simple,  pues  se  conocían  pocos.  Para  representarlos  se  utilizaban  dibujos  o símbolos arbitrarios y para nominarlos se acudía a la observación de su color, olor, y otras características, pero en la medida en que se descubrían nuevos compuestos, la tarea se complicó y fue necesario crear sistemas de representación y nominación de uso  internacional.  Los  sistemas  más  exitosos  fueron  el  tradicional  Stock,  y últimamente  IUPAC  (The  International  Union  of  Pure  and  Applied  Chemistry). Nuestro  trabajo  consistirá  en  conocer  sus  reglas  y  aplicarlas  en  la  representación  y nominación de compuestos binarios, ternarios y cuaternarios más importantes. Primeramente, el profesor deberá establecer la definición de número de oxidación y valencia de los elementos, citando los elementos más importantes en la formación de compuestos  con  sus  respetivos  valores;  pondrá  énfasis,  además,  en  la  importancia del uso de los iones para escribir fórmulas. Luego, recomendamos al maestro diseñar un cuadro sinóptico para dar a conocer las funciones  químicas  de  la  Química  inorgánica  y  sus  características  más  importantes, de tal forma que los estudiantes tengan una idea de lo que revisarán en este bloque. Asimismo, el maestro explicará la necesidad de contar con un sistema de nominación estandarizado para facilitar el reconocimiento de cada uno de los compuestos, lo cual facilitará el intercambio de información científica sobre estos no solamente dentro de la Química, sino también dentro de otras disciplinas científicas. Ahora, de manera teórica o mediante un experimento con el cual se forme un óxido o una sal halógena, se dará inicio al análisis de la formación de las funciones químicas binarias (mediante ecuaciones balanceadas) y su correcta representación (fórmula). Paralelamente, se explicará la forma de nombrar estos compuestos, atendiendo a las reglas  de  cada  uno  de  los  sistemas  que  vamos  a  utilizar  durante  el  trabajo  en  este bloque. Se  recomienda  desarrollar  ejercicios  de  formación  de  estos  compuestos  y  de nominación  con  los  tres  sistemas.  Posteriormente,  los  estudiantes  deberán  realizar ejercicios complementarios. El  profesor  procederá  de  igual  forma  para  introducir  a  los  estudiantes  en  la nominación de los compuestos ternarios y cuaternarios más importantes.  10  
  • 11. Una vez que los estudiantes hayan mostrado destreza en la escritura de fórmulas y en la nominación de compuestos, es tiempo de que el profesor introduzca el uso de algunas herramientas matemáticas para el cálculo de la composición cuantitativa de las sustancias, y establezca la relación existente entre el mol (unidad con que se mide la cantidad de sustancia en el SI) y el número de Avogadro. Con la ayuda del maestro, los  estudiantes  desarrollarán  cálculos  sobre  moles  y  número  de  partículas  para adquirir destreza en estos procesos. Ahora  que  los  estudiantes  saben  lo  que  es  un  mol,  el  docente,  con  la  ayuda  de  la tabla  periódica,  ayudará  a  los  estudiantes  a  calcular  la  masa  molecular  de  los compuestos químicos en u.m.a., y posteriormente explicará la forma de representar este valor como masa molar (en g/mol). Posteriormente,  se  podría  presentar  una  práctica  de  laboratorio  en  la  que  los estudiantes, con la ayuda de una balanza, determinen el mol de varios compuestos, calculando  primero  la  masa  molecular  de  esos  compuestos,  expresándola  luego  en gramos y mazando en la balanza ese valor. Por ejemplo, podrían trabajar con NaCl (su masa molecular es 58,5 u.m.a.). Este valor será expresado en gramos (58,5 g/mol). Se pondrá cloruro de sodio sobre la balanza hasta obtener esa masa. En ese momento, los estudiantes tendrán sobre la balanza un mol de moléculas de cloruro de sodio (y podrán también poner medio mol, un cuarto de mol, etc.). De esta forma, los estudiantes interiorizarán que la masa molar de un compuesto es su masa molecular pero expresada en gramos. Los  estudiantes  bien  podrían  trabajar  ahora  con  su  profesor  en  el  cálculo  de  la composición porcentual de los compuestos químicos, a fin de conocer lo que es una fórmula mínima y una fórmula molecular. En  un  trabajo  experimental  (por  ejemplo,  oxidando  una  cinta  de  magnesio),  los estudiantes pueden llegar a establecer el procedimiento para determinar la fórmula mínima  de  un  compuesto  e  inclusive  su  fórmula  molecular.  En  esta  actividad,  el estudiante  desarrollará  sus  capacidades  para  diseñar,  planificar  procesos,  tomar precauciones,  recopilar  datos  cuidadosamente,  representar  sensibilidades  de  los instrumentos de medición, presentar adecuadamente, procesar los datos obtenidos y establecer los resultados finales. Posteriormente,  plantearán,  interpretarán  y  resolverán  ejercicios  complementarios sobre el cálculo de fórmulas mínimas y moleculares. En  el  ámbito  experimental,  los  estudiantes  realizarán  prácticas  de  formación  de compuestos  binarios,  ternarios  y  cuaternarios  representativos  para  su  posterior estudio.  Además,  con  la  ayuda  de  balanzas,  calculadora,  papel  y  lápiz,  realizarán ejercicios prácticos de moles y masas.  11  
  • 12. Para el proceso de evaluación, el profesor bien podría plantear preguntas guía como las  siguientes:  ¿Por  qué  se  hizo  necesario  establecer  formas  de  nominación internacional  para  la  representación  y  nominación  de  los  compuestos  químicos? ¿Qué  es  el  número  de  oxidación  de  un  elemento?  ¿Qué  es  la  valencia  de  un elemento?  ¿Qué  utilidad  tienen  los  iones  en  el  armado  de  fórmulas?  ¿Cómo  se forman  los  compuestos  pertenecientes  a  las  diferentes  funciones  químicas inorgánicas? ¿Qué propiedades importantes tienen? ¿Cuál es la relación entre el mol y  el  número  de  Avogadro?  Asimismo,  podría  pedir  que  realicen  los  siguientes  dos ejercicios:  calcular  la  masa  molar  de  los  compuestos  que  se  le  indiquen;  calcular  la fórmula mínima y molecular de un compuesto químico del cual solamente se conoce, en inicio, su composición porcentual o la masa de los elementos que lo forman. Al final, el maestro podrá realizar la retroalimentación que sea necesaria a fin de que todos los temas queden completamente claros.  6.5 Reacciones químicas: transformación de materia y energía Todo  en  el  entorno  responde  a  transformaciones  de  materia  y  energía.  Uno  de  los papeles  de  la  Química  es  precisamente  representar  de  forma  adecuada  estos procesos  y  determinar  cuantitativamente  los  resultados.  En  este  bloque,  los estudiantes valorarán la importancia de los cálculos basados en reacciones químicas, pues  estos  constituyen  un  buen  mecanismo  para  el  mejor  aprovechamiento  de sustancias  y  para  la  reducción  de  la  emanación  de  residuos  que  tanto  daño  le ocasionan al ambiente. La ciencia y la tecnología cada vez requieren más sustancias para sus procesos; la Química debe proporcionarles herramientas para que utilicen lo justo y produzcan lo necesario. Con esta introducción, el profesor puede establecer la conexión entre los estudiantes y sus intereses; además, podría plantear algunas preguntas generadoras de saberes previos:  ¿Qué  es  una  reacción  química?  ¿Podría  citar  ejemplos  de  reacciones químicas?  ¿Qué  son  las  reacciones  exotérmicas  y  endotérmicas?  ¿Podría  citar ejemplos de reacciones exotérmicas o endotérmicas? Las respuestas que los estudiantes proporcionen le permitirán al profesor establecer, en  primera  instancia,  la  importancia  de  las  reacciones  químicas  en  el  mundo científico  y  tecnológico  y  la  necesidad  de  buscar  una  manera  de  representarlas “sobre el papel”. Nace entonces el concepto de ecuación química. El  maestro  puede  proyectar  un  video  sobre  las  reacciones  químicas  y  su representación;  a  partir  de  él,  los  estudiantes  obtendrán  la  información  necesaria sobre  la  estructura  de  una  ecuación  química,  las  definiciones  de  reactivos  y productos,  y la necesidad de que se cumpla en ellas la ley de la conservación de la masa  (con  lo  cual,  surge  la  necesidad  de  balancearlas).  Se  recomienda  no  hacer  12  
  • 13. referencia  únicamente  al  balanceo  por  simple  inspección.  En  años  posteriores,  los estudiantes  deberán  adquirir  destreza  en  el  balanceo  de  ecuaciones  por  otros métodos;  durante  este  año,  no  es  necesario  tratar  dicho  tema..Luego,  el  profesor desarrolla una serie de ecuaciones químicas y ayuda a los estudiantes a balancearlas, realizará luego con ellos, ejercicios complementarios. Recomendamos  que  el  profesor  motive  a  sus  estudiantes  a  que  visiten  la  siguiente dirección  www.slideshare.net/.../tipos‐de‐reacciones‐quimicas‐528181,  a  fin  de  que investiguen sobre los diferentes tipos de reacciones químicas, las definan y recopilen ejemplos  de  cada  una  de  ellas.  El  trabajo  que  realicen  debe  incluir  reacciones endotérmicas y exotérmicas. En clase, el profesor realizará el refuerzo que corresponda para que las ideas queden claras en los estudiantes. En  este  punto,  el  profesor  hará  un análisis  de  las  informaciones  que  surgen  de  una ecuación  química  y,  con  base  en  ellas  y  utilizando  el  método  de  la  relación  molar, desarrollará  procesos  matemáticos  en  cálculos  estequiométricos:  mol‐mol,  mol‐masa,  y  masa‐masa.  Los  estudiantes,  con  la  ayuda  del  docente,  adquirirán  destreza en  la  interpretación  y  análisis  de  estos  ejercicios  al  desarrollar  tareas complementarias. El profesor, mediante ejemplos, ilustrará el rol del reactivo limitante en una reacción química y definirá al reactivo en exceso. Igualmente diferenciará el rendimiento real, el teórico y el porcentual de una reacción, y permitirá que los estudiantes interpreten la influencia de la pureza de los reactivos en el rendimiento de una reacción. Una vez que los estudiantes tengan este marco teórico a su disposición, con la ayuda del  profesor  podrán  desarrollar  procesos  lógico‐matemáticos  en  cálculos relacionados.  Es sumamente importante que se realicen varios ejercicios complementarios a fin de que los estudiantes adquieran la destreza adecuada. Una vez que los estudiantes hayan hecho un estudio completo de las implicaciones que las reacciones químicas tienen en el ámbito de la transformación de materia, es necesario  que  el  profesor  inicie  el  estudio  de  las  transformaciones  energéticas  que una  ecuación  puede  traer  consigo,  permitiendo  que  los  estudiantes  diferencien  las reacciones endotérmicas de las exotérmicas a partir de sus representaciones gráficas, definiendo el término entalpía y desarrollando con ellos procesos lógico‐matemáticos que les permitirán conocer la entalpía de una reacción a partir de las entalpías de los reactivos y productos, y de las energías medias de enlace. En  el  ámbito  experimental,  los  estudiantes  realizarán  prácticas  sobre  tipos  de reacciones químicas a partir de las cuales observarán transformaciones de materia y energía.  De  igual  manera,  podrán  realizar  una  práctica  que  consistiría  en  13  
  • 14. proporcionarles una masa determinada de un reactivo para que reaccione formando un  precipitado.  Los  estudiantes  desarrollarán  la  ecuación  química  del  proceso  y calcularán el rendimiento teórico. Luego, desecando el precipitado, lo mazarán, verán la  diferencia  con  el  rendimiento  teórico  que  obtuvieron  en  el  cálculo  matemático y podrán calcular el rendimiento porcentual. Para la evaluación, el profesor podrá proveerse de evidencia de comprensión a través de  las  siguientes  preguntas  guía:  ¿Cómo  se  representan  a  las  reacciones  químicas? ¿Cómo garantizamos que una ecuación química cumpla con la ley de la conservación de  la  masa?  ¿Cuál  es  la  diferencia  entre  reactivo  limitante  y  en  exceso?  ¿Cómo podemos conocer el rendimiento de una reacción química? ¿Cómo influye la pureza de  los  reactivos  en  el  rendimiento  de  una  reacción?  ¿Cómo  podemos  saber  si  una reacción es exotérmica o endotérmica? ¿Qué es la entalpía de una reacción? Asimismo,  podrá  pedirle  al  estudiante  que  lleve  a  cabo  las  siguientes  actividades: balancee todas las ecuaciones químicas por el método de simple inspección; defina las características de los diferentes tipos de reacciones químicas; desarrolle cálculos estequiométricos en situaciones problémicas diversas.  6.6 La Química y su influencia en el  comportamiento de las partículas de los núcleos atómicos La  radiactividad  es  un  tema  apasionante  que,  sin  duda,  ha  generado  muchas expectativas  y  recelos  en  la  comunidad.  Todo  lo  que  se  ha  escuchado sobre  su  uso destructivo  y  las  catástrofes  que  se  han  ocasionado  en  centrales  nucleares  ha quedado  en  la  memoria  colectiva  y  ha  predominado  sobre  las  informaciones  que llegan  acerca  de  sus  usos  beneficiosos.  Es  necesario,  pues,  que  estos  conceptos cambien  en  nuestros  jóvenes  estudiantes,  y  que  se  enfoque  la  temática  desde  un punto de vista integrado a otras ciencias que trabajan en beneficio de la humanidad. Con  esta  introducción,  el  profesor  puede  iniciar  el  tema  con  algunas  preguntas generadoras  de  saberes  previos:  ¿Qué  aplicaciones  tiene  la  radiactividad  para beneficio  del  ser  humano?  ¿Qué  tipo  de  radiación  son  los  rayos  X?  ¿Qué consecuencias ha traído para la humanidad el manejo antiético de la energía nuclear? ¿Cómo  podemos  concienciar  a  los  científicos  a  fin  de  que  utilicen  esta  forma  de energía únicamente para beneficio del hombre y no para su destrucción? A partir de las  posibles  respuestas  que  proporcionen  los  estudiantes  a  estas  interrogantes,  el profesor  puede  formalizar  algunos  conceptos  iniciales  (como,  por  ejemplo, radiactividad  natural  y  artificial)  para  que  los  estudiantes  establezcan  diferencias entre ambas y encuentren ejemplos. De  igual  forma,  el  profesor  pedirá  a  los  estudiantes  que  visiten http://www.quimica.urv.es/~w3siiq/DALUMNES/01/siiq38/aplicaciones.htm,  para  14  
  • 15. que  conozcan  las  diferentes  aplicaciones  de  la  radiactividad  en  la  Medicina, Arqueología,  Geología,  Biología,  Agricultura,  e  incluso  en  cuestiones  muy  curiosas como  los  detectores  de  humo,  etc.  El  objetivo  de  la  actividad  es  que  el  estudiante pueda  relacionar  esta  rama  de  la  ciencia  con  otras  áreas  del  quehacer  de  las comunidades. El  profesor  también  podrá  solicitarles  visitar  la  siguiente  dirección: http://www.bioygeo.info/Animaciones/Rutherford.swf  aquí  los  estudiantes  podrán ver  un  diagrama  bidimensional  del  experimento  de  Rutherford,  el  cual  permitió conocer  las  emisiones  radiactivas.  Con  esta  referencia  visual,  el  maestro  podrá establecer las características y propiedades de las emisiones mencionadas. En este momento, recomendamos al maestro realizar una exposición sobre las series de desintegración radiactiva y llevar a cabo varias representaciones de estas, a fin de que  los  estudiantes  puedan  desarrollar  competencias  en este  aspecto.  Es  necesario que se realicen ejercicios de ampliación y refuerzo. También  se  les  podría  pedir  a  los  estudiantes  que  elaboren  un  trabajo  de investigación sobre la transmutación de los elementos; luego, el profesor desarrollará formas  de  representar  dicho  proceso  con  las  correspondientes  actividades  de ampliación y refuerzo. Resultaría  importante  que  el  maestro  les  permita  conocer  a  sus  estudiantes  las formas para medir la radiactividad, sus unidades de medida SI y los instrumentos más adecuados para llevar a cabo la medición. Vendría bien una explicación de los niveles de radiación tolerables para los diversos sistemas biológicos y las consecuencias que una  sobredosis  o  sobreexposición  a  la  radiactividad  pueden  traer  para  dichos sistemas.  Finalmente,  el  profesor  animará  a  sus  estudiantes  a  visitar http://www.google.com/images?hl=en&expIds=25657,26473,27022,27692,27743&sugexp=ldymls&xhr=t&q=fusi%C3%B3n+y+fisi%C3%B3n+nuclear+im%C3%A1genes&cp=32&wrapid=tljp1290394010180050&um=1&ie=UTF‐8&source=univ&ei=r9npTJWxNsGB8gbGlfDtDA&sa=X&oi=image_result_group&ct=title&resnum=1&sqi=2&ved=0CCMQsAQwAA&biw=1276&bih=627, a fin de que puedan observar diagramas de los procesos de fisión y fusión nuclear y luego, con su ayuda, puedan  definirlos,  establecer  las  diferencias  entre  ambos  procesos  y  determinar  la relación entre la masa y la energía que se desprende en las reacciones nucleares. La  experimentación,  en  este  caso,  consistirá  en  visitar  sitios  de  Internet  que contengan imágenes y definiciones sobre los procesos involucrados en este bloque. También  debe  considerarse  como provechosa  la  visita  a  los  organismos  encargados del  control  de  la  Energía  Atómica  en  el  país,  a  la  Organización  Latinoamericana  de  15  
  • 16. Energía  (OLADE)  o  a  organismos  que  puedan  brindar  información  complementaria para que los estudiantes fortalezcan lo asimilado. Para la fase de evaluación, el profesor puede proveerse de evidencia de comprensión a través de preguntas como: ¿Qué es la radiactividad? ¿Qué diferencias existen entre la  radiactividad  natural  y  la  artificial?  ¿Qué  aplicaciones  tiene  la  radiactividad  para beneficio  de  las  comunidades?  ¿Qué  consecuencias  ha  traído  para  la  humanidad  el uso  antitético  de  la  radiactividad?  ¿Qué  características  poseen  las  partículas  alfa, beta y la radiación gamma? ¿En qué consistió el experimento de Rutherford para el estudio  de  las  emisiones  radiactivas?  ¿Qué  son  las  series  de  desintegración radiactiva? ¿En  qué  consiste  la  transmutación  de  los  elementos?  ¿Qué  unidades de medida  se  utilizan  para  la  radiactividad?  ¿Con  qué  instrumentos  se  mide  la radiactividad?  ¿Qué  niveles  de  radiactividad  puede  soportar  el  ser  humano?  ¿Qué consecuencias  puede  traer  para  los  sistemas  biológicos,  una  sobredosis  o sobreexposición  a  la  radiación?  ¿Qué  es  un  proceso  de  fisión  nuclear?  ¿Qué  es  un proceso de fusión nuclear?  Asimismo,  podrá  pedirle  al  estudiante  que  lleve  a  cabo  las  siguientes  actividades: represente  series  de  desintegración  radiactiva;  represente  la  transmutación  de  los elementos;  cite  ejemplos  de  fisión  y  fusión  nuclear;  establezca  la  relación  entre  la masa y la cantidad de energía que se emite en las reacciones nucleares. Posteriormente,  el  docente  podrá  desarrollar  la  retroalimentación  que  considere necesaria.   16